E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | Přihlášení



Věda a výzkum

Hlavní prioritou Ústavu geologie a paleontologie je špičkový procesově orientovaný výzkum zaměřený na řešení základních otázek vývoje zemské kůry a biosféry během geologické minulosti. Výsledky naší práce pravidelně publikujeme v prestižních mezinárodních časopisech (viz Publikace), často patřících k těm nejlepším v oboru věd o Zemi, a nejnovější poznatky každoročně prezentujeme na mezinárodních konferencích. Náš Ústav je součástí Univerzitního centra excelence (UNCE) Center for Geosphere Dynamics a spolupracuje s řadou domácích a zahraničních institucí. Velký důraz též klademe na aktivní zapojení studentů, a to zejména diplomantů a doktorandů, do konkrétních vědeckých projektů. Výzkum na Ústavu geologie a paleontologie se zaměřuje na tři hlavní tematické okruhy, které jsou realizovány jednotlivými výzkumnými týmy.

Výzkumné týmy

Výzkumný tým kontinentální tektoniky [ctg.cuni.cz]

Záběr Výzkumného týmu kontinentální tektoniky je poměrně široký a zahrnuje mechanismy transportu a deformace magmatu v zemské kůře, vulkanické procesy a tok magmatu na zemském povrchu, tektonometamorfní vývoj aktivních kontinentálních okrajů a kolizních orogénů, vznik melanží a dynamiku akrečních klínů, a horninový magnetismus a magnetickou stavbu geologických těles. Ve spolupráci s Českým vysokým učením technickým se zabýváme modelováním geologických procesů jako jsou například rotace krystalů v tavenině, chladnutí magmatických těles nebo gravitační kolapsy kalder. Charakteristickým rysem našeho výzkumu je kombinace terénní geologie a moderních analytických a kvantitativních metod, zejména anizotropie magnetické susceptibility (AMS), difrakce zpět odražených elektronů (EBSD), počítačové obrazové analýzy, U–Pb geochronologie, petrologie a geochemie. Kontakt: Jiří Žák

Výzkumný tým sedimentární geologie a paleoklimatologie

Výzkumný tým paleoklimatologie a terestrických ekosystémů se zaměřuje na rekonstrukci změn zemského povrchu v geologické minulosti, zejména na sedimentární procesy, interpretaci cyklického záznamu vrstevních sledů a kontinentálních paleoprostředí a superpřesnou geochronologii. Další část výzkumu je věnována studiu provenience sedimentů a interpretace zdrojových oblastí, geochemii jezerních a fluviálních sedimentů a s nimi geneticky spjatých horizontů fosilních půd. Geochemické složení a morfologie paleopůd jsou využívány jako proxy při interpretaci klimatických podmínek, za nichž půdní profily vznikaly. Náš multidisciplinární výzkum je prováděn ve spolupráci s řadou kolegů z partnerských pracovišť v České republice a v zahraničí. Kontakt: Stanislav Opluštil

Výzkumný tým paleontologie a paleobiologie

Paleontologický výzkum má na našem Ústavu dlouholetou a bohatou tradici. Jako jediný výzkumný tým v České republice se zabýváme celým spektrem paleontologie od mikropaleontologie až po paleobotaniku. Naším hlavním cílem je porozumět historii vývoje života na Zemi, což je nutným předpokladem pro pochopení současného stavu biosféry a pro vytváření modelů jejího vývoje v budoucnosti. Klíčovým prvkem našeho výzkumu jsou tak interdisciplinární studie, které vytváří důležitý základ pro biostratigrafii, paleoekologii, tafonomii, studium evolučních aspektů změn společenstev, funkční morfologii, biomineralizaci a studium mikro- a ultramikrostruktur organizmů, studiu velkých vymírání a klimatických změn a paleopopulační analýze. V syntetických studiích se též zabýváme interakcemi biologických, chemických a fyzikálních procesů a spojujeme paleontologii s geochemií, evento- a ekostratigrafií, klimatologii, sekvenční stratigrafií, ložiskovou geologií a geofyzikou. Proto náš výzkumný tým transformoval svoje těžiště od tradičního přístupu směrem k moderním trendům a vytváří špičkové podmínky pro studium paleontologie, paleobiologie, paleoekologie  a stále významější geobiologie. Kontakt: Martin Košťák

Současné vědecké projekty 

Korelace pozdně křídových sedimentárních archívů severní Sibiře a střední Evropy: záznam skleníkového klimatu vysokých a středních zeměpisných šířek

Multidisciplinární projekt poprvé aplikuje integrovanou bio- a chemostratigrafii s vysokým rozlišením pro období cenoman-coniak v Arktidě (severní Sibiř, boreální oblast) a porovná ji s časově ekvivalentními daty z detailně studovaných profilů v oblasti střední Evropy (peritethydní šelf). Projekt je zaměřen na detailní stratigrafický výzkum pozdně křídových profilů severní Sibiře, které představují unikátní sedimentární archivy vysokých zeměpisných šířek, a na jejich korelaci s referenčními profily české křídové pánve. Revize stávající biostratigrafie severní Sibiře v intervalu cenoman-coniak bude poprvé doplněna řadou geochemických metod aplikovaných ve vysokém stratigrafickém rozlišení - stratigrafií izotopů uhlíku a záznamů izotopů Nd-Sm. Unikátní zachovávání aragonitu a kalcitu ve schránkách organizmů umožní izotopovou analýzu (C, O, Sr) zaměřenou na paleoteplotu a paleoekologii. Zvláštní pozornost bude věnována intervalům významných globálních událostí, jako je OAE2 (hranice cenoman-turon), nebo pulzy ochlazení v pozdním turonu. Výsledky přinesou nová data o paleoenvironmentálních změnách napříč klimatickými zónami ve studovaném intervalu, což je klíčové pro pochopení dynamiky klimatu v greenhouse obdobích historie Země.

[2020–2022, Mezinárodní projekt 21-30418, hlavní řešitel M. Košťák]

Oceánografická záhada Mediterán–Paratethys v období langhu: hydrografie a paleoceánografie na základě izotopů neodymu ve schránkách foraminifer

Uzavření komunikační cesty mezi Indickým oceánem a Mediteránem v období langhu ovlivnilo nejen celou Mediteránní oblast včetně přilehlých částí pobřeží, ale i značnou část Evropy.  Paleogeografická změna je navíc spjata se zásadním ochlazením během neogénu (tzv. Monterey event). Marinní systém Mediterán–Paratethys reprezentoval na začátku langhu dvojité propojení mezi Atlantickým a Indickým oceánem. Předpokládá se, že uzavření komunikační cesty s Indickým oceánem podstatným způsobem změnilo paleocirkulační režim v tomto systému bazénů a sekundárně ovlivnilo klimatický vývoj na přilehlých kontinentech. Nevylučuje se ani vliv na globální klima. Cílem projektu je vytvoření globálního oceánografického modelu tohoto mořského systému na základě syntézy multiproxy dat jako jsou inovativní geochemické proxy na schránkách foraminifer a to konkrétně analýzy 143Nd/144Nd, spolu s poměry prvků Mg/Ca, V/Ca, Li/Ca, B/Ca, Ba/Ca či izotopů δ18O a δ13C. Tyto geochemické metody dohromady s klasickými paleoekologickými a sedimentologickými přístupy poskytnou data pro interpretaci vývoje složitého marinního systému ve studovaném období. Projekt by měl osvětlit původ a vývoj hydrografie ve vztahu k přilehlým oceánům, a zároveň by měl posoudit vztah změn pohybu oceánských mas různé teploty na klimatické změny regionálního, ale i globálnějšího rozsahu.

[2020–2022, podpořeno grantem GAČR 20-05872S, hlavní řešitel K. Holcová]

Ural: unikátní laboratoř růstu kontinentální kůry a vzniku superkontinentů

Česko-ruský bilaterální projekt ve spolupráci s Lomonosovou univerzitou v Moskvě je zaměřen na globální deskově-tektonickou rekonstrukci mechanismů a časových měřítek amalgamace superkontinentu Pangea na konci paleozoika. Základním východiskem je detailní korelace a syntéza geodynamického vývoje evropských variscid a uralid a jejich postkolizní vnitrodeskové reaktivace. Vzhledem k  nedostupnosti moderních geologických dat budou hlavní terénní a analytické práce směřovány na Ural, kde budou studovány tři rozsáhlé profily V–Z směru napříč celým orogénem se zaměřením na deformační struktury a tektoniku, magmatismus, superpřesnou geochronologii klíčových jednotek (metodami LA-ICP-MS a TIMS), paleomagnetismus a biostratigrafii. Tento komplexní multidisciplinární přístup umožní zrekonstruovat vývoj uralid ve velkém detailu, včetně vývoje paleotopografie a interakce s mořskými transgresně–regresními cykly. Nově získaná data pak budou v závěru projektu propojena s rozsáhlou existující databází z Českého masívu a evropských variscid a integrována do jednotného tektonického a geodynamického modelu a syntézy globálního měřítka.

[2020–2022, podpořeno grantem GAČR 20-05011J, hlavní řešitel J. Žák]

Průlomové instrumentální metody v globálních korelacích s vysokou rozlišovací schopností na hranici jura–křída

Inovativní způsob výzkumu v navrhovaném projektu významně přispěje ke globální definici útvarů jura–křída (poslední nedefinovaná hranice útvarů) v mořských faciích zpracováním a vyhodnocením nových geochemických dat.  Ta budou integrována s magnetostratigrafií s vysokým rozlišením, biostratigrafií, sedimentologií. Výstupem bude korelace nových i klasických (dříve studovaných) profilů s využitím multi-proxy metod a vytvoření databáze integrované stratigrafie. Výzkum klasických klíčových profilů Kurovice (Česko) a Brodno (Slovensko) bude doplněn o nové: Snežnica (Slovensko), Rettenbacher (Rakousko), Slezská jednotka (Goleszow, Polsko) a Golubac (Srbsko) ve spolupráci s mezinárodní subkomisí pro křídovou stratigrafii. Cílem je získání nezávislých geochemických a fyzikálních dat s vysokým rozlišením pro rozšíření integrovaného multidisciplinárního výzkumu a rekonstrukce paleoenvironmentálních změn na přelomu jury a křídy.

[2020–2022, podpořeno grantem GAČR 20-10035S, spoluřešitel M. Košťák]

Silicity a karbonáty jako geochemické indikátory vzniku stratigrafie oceánských desek a paleoenvironmentálních změn

Silicity a karbonáty představují zajímavý člen stratigrafie oceánských desek od archaika až po současnost. Jejich složení odráží rozdílné podmínky při sedimentaci, které mohou být spojeny s kontrastními a časově variabilními procesy panujícími na pohybujících se oceánských deskách. Tyto horniny navíc mohou poskytnout unikátní informace o změnách chemického složení a teplotě mořské vody, stejně jako o oxidačně-redukčních podmínkách vodního prostředí. V rámci projektu budeme kombinovat tektonické, strukturní a stratigrafické pozorování s prvkovými a izotopickými (Hf–Nd–Mo–Si–C–O) analýzami za účelem pochopení vzniku silicitů a karbonátů v rámci stratigrafie oceánských desek. Budeme testovat, zdali tyto horniny mohou sloužit jako geochemické indikátory rozdílných procesů probíhajících na oceánských deskách. Tento projekt rovněž přispěje k lepšímu pochopení paleoenvironmentálních změn během pozdního proterozoika-ranního kambria a možných důsledků globálních jevů, které předcházely nebo byly současné s kambrickou explozí života.

[2020–2022, podpořeno grantem GAČR 20-13644S, spoluřešitel J. Žák]

Bentičtí křídložábří: neprávem podceňované indikátory paleoprostředí

Polostrunatci jsou hojně zastoupenou skupinou ve fosilním záznamu především marinního straršího paleozoika, kde zaznamenali největší a dlouhodobý rozkvět. Planktonickým formám (Graptoloidea) je věnována dlouhodobě značná pozornost, protože jsou významnými indexovými fosíliemi. Bentické koloniální skupiny patří k nedostatečně studovaným formám, a to i přes značný potenciál pro paleoenvironmentální a paleoekologické modely přispívající k paleogeografickým rekonstrukcím chladných i tropických oblastí. projekt je zaměřen na studium různých aspektů diversity, disparity, evoluce, funkční morfologie, tafonomie a paleoekologie, které jsou nutným základem pro širší využití této skupiny v paleobiologických, ale i geologických modelech. Projekt je vychází z modelových studií vybraných sesilních křídložábrých z oblastí jejich nejhojnějšího výskytu především z pražské pánve.

[2019–2021, podpořeno grantem GAČR 19-06856S, hlavní řešitel P. Kraft]

Jak přesně můžeme rekonstruovat karbonský tropický les? Příklady z České republiky a Číny

Projekt je multi-metodickou studií karbonského tropického mokřadního lesa se zaměřením na jeho diverzitu, časoprostorovou variabilitu, ekologickou charakteristiku rostlinných druhů i jejich vzájemné mezidruhové vztahy v rámci celého společenstva včetně interakcí živočichů a rostlin. Studium bude založeno na fosilním záznamu z unikátních lokalit v České republice a severní Číně, kde byl tropický les pohřben sopečným popelem in situ („karbonské Pompeje“). Rostliny jsou zde zachovány v místě růstu a způsob fosilizace umožňuje kombinované studium jejich morfologie a anatomie vedoucí ke zpřesnění rekonstrukce vzhledu rostlin i jejich fyziologie a růstové strategie a přispěje tak k lepšímu porozumění úlohy jednotlivých druhů v rámci ekosystému. Kombinace se studiem mezofosílií a miospór významně doplní informace o druhové diverzitě karbonského lesa a statistické zpracování dat umožní zobecnění výsledků projektu. Cílem projektu je detailní rekonstrukce autekologických a synekologických charakteristik a vztahů v rámci tropického karbonského mokřadního ekosystému, jeho struktura, diverzita a variabilita v prostoru a čase v závislosti na změnách prostředí.

[2019–2021, podpořeno grantem GAČR 19-06728S, hlavní řešitel S. Opluštil]

Pozdně archaické granity: indikátory moderní deskové tektoniky?

Projekt je zaměřen na komplexní multidisciplinární studium petrogeneze, mechanismů vmístění a tektonického prostředí pozdně archaických granitů (stáří ca. 2,9–2,6 miliard let). Na unikátním terénním příkladu subprovincie Bienville v SV Kanadě je pomocí nejnovějších metod studována zejména vnitřní stavba a architektura vybraných granitových těles a matematicky modelována jejich deformace, určeno jejich přesné stáří pomocí metod laserové ablace ICP-MS a ID-TIMS a v detailu studováno jejich geochemické složení včetně stopových prvků a vybraných izotopických systémů (Rb–Sr, Sm–Nd, Hf). Tato data poslouží k interpretaci termálních a mechanických podmínek, časových měřítek, rychlostí, kompoziční zonality a prostorového a časového vývoje plutonismu, tyto interpretace pak k obecné diskusi a testování hypotézy, zda pozdně archaická plutonická tělesa vznikala ještě v režimu vertikální tektoniky nebo již zaznamenávají pohyby litosférických desek a subdukci oceánské litosféry moderního typu.

[2019–2021, podpořeno grantem GAČR 19-08066S, hlavní řešitel J. Žák]

 

Akce dokumentů